Material de aço carbono para aplicações de corrosão de sulfeto de hidrogênio

O sulfeto de hidrogênio H₂S é um composto inorgânico incolor, inflamável, solúvel em gás ácido de água. A corrosão do sulfeto de hidrogênio se refere ao oleoduto e gasoduto contendo uma certa concentração de sulfeto de hidrogênio (H2S) e corrosão da água. O H₂S se dissolve na água e se torna ácido, levando à corrosão eletroquímica e corrosão local e perfuração dos dutos. Os átomos de hidrogênio gerados no processo de corrosão são absorvidos pelo aço e enriquecidos nos defeitos metalúrgicos da tubulação, o que pode levar à fragilização do aço e ao surgimento de trincas, levando à trinca. O oleoduto e o equipamento de campos de petróleo e gás ácido contendo H₂S surgiram muitas vezes com rompimento súbito ou fratura frágil, rachaduras na zona de soldagem e outros acidentes, que são causados ​​principalmente por rachaduras induzidas por hidrogênio (HIC) e rachaduras por tensão de sulfeto (SSC).

Os fatores que afetam a corrosão de H₂S incluem concentração de sulfeto de hidrogênio, valor de PH, temperatura, taxa de fluxo, concentração de dióxido de carbono e íon cloreto (C1-), etc. Um ambiente de corrosão sob tensão de sulfeto de hidrogênio úmido é constituído se as seguintes condições forem atendidas:

  • A temperatura média não é superior a 60 + 2P ℃, P é a pressão manométrica média (MPa);
  • A pressão parcial de B do sulfeto de hidrogênio não é inferior a 0.35 mpa;
  • O meio contém água ou a temperatura do meio é inferior à temperatura do ponto de orvalho da água;
  • Médio com PH inferior a 9 ou cianeto.

Os resultados mostram que para o aço de liga quando a resistência ou dureza do aço é a mesma, a microestrutura de distribuição uniforme de pequenos carbonetos esféricos pode ser obtida por revenido a alta temperatura após têmpera, e a resistência à corrosão de H2S é melhor do que após têmpera. A forma das inclusões também é importante, especialmente a forma do MnS, porque o MnS está sujeito à deformação plástica em altas temperaturas, e a folha MnS formada pela laminação a quente não pode ser alterada durante o tratamento térmico subsequente.

Os elementos Mn, Cr e Ni são adicionados ao aço carbono para melhorar a temperabilidade, especialmente Ni. Acredita-se geralmente que o elemento Ni é benéfico para a tenacidade da liga de aço, mas o superpotencial da reação de evolução de hidrogênio do aço Ni é baixo, o íon hidrogênio é fácil de descarregar e reduzir para acelerar a precipitação do hidrogênio, portanto, a resistência do aço Ni é a corrosão por estresse de sulfeto é pobre. Em geral, o aço carbono e o aço-liga devem conter menos de 1% ou nenhum níquel. Elementos como Mo, V, Nb, etc. que formam carbonetos estáveis ​​no aço.

ISO 15156-2, ISO15156-3 ou NACE MR0175-2003 limitaram as condições ambientais para evitar a ocorrência de corrosão sob tensão. Se essas condições não forem atendidas, os testes de HIC e SSC devem ser realizados e outras normas relevantes devem ser atendidas. O American Corrosion Institute (NACE) MR-01-95 afirma que, para evitar rachaduras por corrosão por estresse de sulfeto (SSCC), aço comum (teor de níquel inferior a 1%) com dureza inferior a Rockwell HRC22 ou aço cromo-molibdênio temperado com teor de níquel menor do que HRC 26 deve ser usado.

Além disso, existem outras restrições:

  • Impurezas no aço: enxofre ≤ 0.002%, P≤0.008%, O≤ 0.002%.
  • A dureza não é superior a 22HRC, a resistência ao escoamento é inferior a 355MP, a resistência à tração é inferior a 630MPa
  • O teor de carbono do aço deve ser reduzido tanto quanto possível sob a condição de satisfazer as propriedades mecânicas da chapa de aço. Para aço de baixo carbono e aço carbono-manganês: CE≤0.43, CE = C + Mn / 6; Para aço de baixa liga: CE≤045 CE = C + Mn / 6 + (Cr + Mo + V) / 5 + (Ni + Cu) / 15

Placa de aço: SA387 Gr11 (HlC), SA387 Gr12 (HlC), SA387 Gr22 (HlC), SA516 Gr65 (HlC), SA516 Gr70 (HlC);

Tubo de aço: API 5CT H40, J55, L55, C75 (1,2,3), L80 (tipo 1), N80 (tipo Q / T), C95 (tipo Q / T), P105, P110 Q / T); API 5L grau A, grau B, X42, X46, X52; ASTM A53, A106 (A, B, C)

O tubo e placa de aço carbono disponível para aplicação H₂S

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